三种抗胭脂虫仙人掌梨基因型替代象草与玉米对育肥羔羊生长性能及肝脏生化-组织病理学的影响

《Small Ruminant Research》：Cactus pear genotypes alter hepatic biochemical and histopathological profiles but improve growth performance in feedlot lambs

　　

该研究旨在评估以三种仙人掌梨基因型部分替代象草干草并完全替代玉米对绵羊肝脏血液生化参数及组织病理学和组织形态学特征的影响。40只未去势雄性Santa Inês羔羊（21.0 ± 2.0 kg体重）按完全随机设计分配至4个日粮处理（每处理10只）：对照日粮及3个试验日粮，其中部分（750 g/kg）象草干草和全部玉米分别由Miúda、IPA-Sertania或Orelha de Elefante Mexicana仙人掌梨替代。试验期开始后第60天采集血样。育肥63 d后屠宰动物并自不同肝叶采集肝脏样本。饲喂仙人掌梨基础日粮的羔羊表现出更高生长性能（P < 0.05）、肝脏重量（+76.92%）、碱性磷酸酶（ALP）活性（+274,45%）和血浆葡萄糖浓度（+46.25%）（P < 0.001）。相反，这些动物血清尿素和胆固醇浓度降低（P < 0.05）。除脂肪变性（steatosis）外，大多数肝脏病变未受日粮影响；脂肪变性在饲喂IPA-Sertania基因型的羔羊中强度更高（P = 0.020）。总之，在育肥羔羊日粮中加入抗胭脂虫仙人掌梨基因型至63 d与绵羊肝脏改变相关，但可提高短期生长性能。

研究背景与目的：仙人掌梨（cactus pear）因适应干旱和半干旱条件、与纤维性饲草配合时可支持生产性能，已被广泛用于小反刍动物饲养。不同基因型均以高能量、矿物质和水分含量为特征，但其成分可含草酸盐（oxalates，抗营养因子）、氢氰酸（HCN，潜在毒性氰苷代谢物）和皂苷（saponins，植物次生代谢物），这些物质与潜在肝毒性相关。肝脏是营养代谢及内源性和外源性化合物解毒的中心，因此以提高生产性能为目标的营养策略、日粮不平衡及植物次生代谢物暴露均可诱导肝应激和组织损伤，进而损害肝功能。Miúda（Nopalea cochenillifera Salm-Dyck）和Orelha de Elefante Mexicana（OEM；Opuntia stricta (Haw.)）在干旱地区广泛栽培并抗胭脂虫（Dactylopius opuntiae）；IPA-Sertania（Nopalea sp.）在相似土壤气候和管理条件下的化学成分及总草酸盐含量与Miúda和OEM相当。既往研究显示，Miúda和OEM部分替代草干草可致肝脏改变，包括炎性浸润和细胞死亡，并伴肝功能生化指标变化，如碱性磷酸酶（ALP，肝/肾/骨损伤标志酶）和γ-谷氨酰转移酶（GGT，肝胆上皮损伤标志酶）活性升高及血清胆固醇降低。IPA-Sertania已在羔羊生产性能方面被评估，但其对绵羊和山羊肝脏健康的影响资料有限；该基因型与肾脏、前胃和大肠等其他器官较轻的不良效应相关。研究假设IPA-Sertania较其他基因型诱导更轻的肝脏改变，目的是评估三种仙人掌梨基因型部分替代象草干草并完全替代玉米对血液生化参数及肝脏组织病理学和组织形态学特征的影响。该研究显示，仙人掌梨日粮改善短期生长性能并伴肝脏生化及组织学改变；其意义在于为短期育肥利用提供依据，同时提示需关注长期和高添加水平下的肝脏健康及抗营养物定量研究。

关键技术方法：40只未去势雄性Santa Inês羔羊（21.0 ± 2.0 kg，6月龄）按完全随机设计分4组（每组10只）；对照以象草干草为唯一粗饲料，三试验组分别用Miúda、IPA-Sertania或OEM仙人掌梨替代750 g/kg象草干草并完全替代玉米。样本来源为巴西伯南布哥联邦农村大学（UFRPE）羊单位试验群，育肥93 d（30 d适应、63 d采样）。第60天采血、63 d屠宰取不同肝叶。检测ALT、AST、ALP、GGT、尿素、白蛋白、葡萄糖、胆固醇；肝组织HE染色盲法病理评分，点计数法（441点/图、10视野/动物）作组织形态计量；统计用ANOVA/ANCOVA（初始体重协变量）、Tukey和Kruskal-Wallis检验。

研究结果：生产性能（Productive parameters）：通过饲喂试验和采食量、体重及屠宰测定发现，与对照相比，仙人掌梨日粮不论基因型均提高干物质采食量（DMI，dry matter intake）、粗蛋白采食量和总消化养分（TDN）采食量，并提高生长性能及肝重（g和g/kg BW^0.75）（P < 0.001）；平均日增重由60.10 g/d升至198.62～221.90 g/d，饲料转化率由11.48降至5.15～5.25，鲜肝重由324.00 g升至533.70～600.00 g。血液生化特征（Blood biochemical profile）：通过血清和血浆生化检测发现，仙人掌梨组ALP活性和血浆葡萄糖浓度升高（P < 0.001），血清尿素和胆固醇浓度降低（P < 0.001和P = 0.004），GGT活性呈升高趋势（P = 0.073）；ALT、AST和白蛋白无显著差异。肝实质组织病理学改变（Histopathological changes）：通过盲法组织病理评分发现，大多数肝脏病变未受日粮显著影响（P > 0.05），但脂肪变性受日粮影响（P = 0.020），IPA-Sertania组中位数为1.0（轻度/局灶），其他组为0.0；所有处理包括对照均可见不同强度的肝脏改变。肝组成体积密度（Volumetric density）：通过点计数组织形态计量发现，坏死、单核及双核肝细胞比例无显著差异（P > 0.05），而IPA-Sertania和OEM组胆管体积密度高于其他组（P = 0.027），其余结构无显著差异。

讨论部分总结：肝重增加与屠宰体重及DMI、TDN和粗蛋白摄入增加相关，肝生长与营养和能量摄入直接相关；既往仙人掌梨研究亦报道肝肥大和肝重增加，本研究中并发的组织改变可能增加肝质量。ALP升高是肝、肾和骨改变的生物标志，本研究中仙人掌梨组平均ALP为548.2 U/L，超过绵羊参考范围68～387 U/L；ALP升高常与胆管炎、肝外胆管阻塞、胆汁性肝硬化和肝细胞坏死相关。生长羔羊ALP可部分来自增重刺激的骨成骨活性，但胆管体积密度增加支持肝胆反应。GGT对肝胆上皮具有特异性而骨组织无GGT活性，联合生化和组织形态结果提示胆管系统的生理适应；GGT虽无显著差异但呈升高趋势且高于参考范围20～52 U/L，应与其他指标联合解读。血浆葡萄糖升高可归因于非纤维碳水化合物（NFC）摄入增加、短链脂肪酸产生增加及丙酸可用性增强肝糖异生。血清尿素降低可能反映瘤胃氮利用效率改善，且浓度仍处于绵羊生理范围；同时需考虑肝代谢改变或去氨能力降低，尤其伴肝损伤时。胆固醇降低与肝脏合成功能有关，肝损伤包括坏死和肝炎可降低循环胆固醇，仙人掌梨的亚油酸含量亦被报道具有降胆固醇作用。小叶中心凝固性坏死在所有组出现且无日粮差异，可能与皂苷和草酸盐等多种抗营养物联合存在有关，对照草干草亦可能含次生代谢物。IPA-Sertania组轻度肝脂肪变性中位数较低，可能与基因型特异的碳水化合物组成和瘤胃发酵动力学有关：高度可发酵NFC和黏胶增加门静脉挥发性脂肪酸（volatile fatty acids）中丙酸和乙酸通量，当肝新生脂肪生成和甘油三酯（TG）合成暂时超过极低密度脂蛋白（VLDL）分泌清除能力时，肝细胞内发生局灶脂质蓄积；这更可能是对底物可利用性增加和育肥期脂生成活性增强的生理代谢适应，而非肝毒性。IPA-Sertania和OEM检测到HCN，但水平不足以诱导急性毒性临床征象；由于皂苷未定量、HCN仅见于特定基因型，而所有日粮包括对照均出现轻微肝改变，不能将其确定为因果因素。IPA-Sertania和OEM组胆管体积密度升高且无胆汁淤积组织学证据，提示胆管反应而非梗阻或胆汁淤积，可能适应植物次生代谢物排泄或增加代谢负荷。从动物福利角度不能忽视病理发现，尤其需谨慎评估长期影响；但试验期内生长性能未见临床损害。

研究结论翻译：以抗胭脂虫仙人掌梨基因型部分替代象草和玉米可提高育肥羔羊采食量和短期生长性能，且不诱导临床肝毒性。血清ALP活性升高、饲喂IPA-Sertania基因型羔羊的轻度局灶性脂肪变性，以及饲喂IPA-Sertania和Orelha de Elefante Mexicana基因型羔羊胆管体积密度升高，反映对营养通量增加和代谢物处理的非特异性生理适应及胆管反应，而非梗阻性或严重肝病。因此，仙人掌梨基因型是短期育肥（至63 d）的有效能源；结果支持进一步研究更长饲喂期和更高添加水平，并定量特定抗营养物，尤其皂苷组分及可溶和不溶性草酸盐，同时评估肝新生脂肪生成。